CN105780995A - 一种曲面空间管桁架结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

一种曲面空间管桁架结构，包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，其特征在于：所述扇形B段屋面桁架设置在曲面空间管桁架结构的中间，其扇柄部连接矩形A段屋面桁架，扇前部连接扇形前C段屋面桁架，其中：矩形A段屋面桁架为两个十字型桁架相连接构成，矩形A段屋面桁架和扇形B段屋面桁架由若干立柱（1）支撑，立柱垂直于地面，A段和B段屋面桁架顶部水平标高≥15m；扇前部连接扇形前C段屋面桁架由立柱（1）支撑和斜柱（7）共同支撑。本发明的曲面空间管桁架结构及其安装方法具有地面组装屋面桁架、整段吊装的方法，具有施工简洁、方便、工期短和工程质量易保证、节约大型机械设备、降低施工费用的优点。

Description

一种曲面空间管桁架结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种桁架结构，具体地说，是一种曲面空间管桁架结构及其安装方法。

背景技术

近年来，空间桁架体系结构因其自重轻、跨度大、施工周期短、造型变化复杂美驳岸等特点得到快速发展，在体育馆、展览管、机场等大空间公共建筑上得到广泛应用。

海外项目科威特国际机场行政大楼主入口采用了曲面空间桁架结构，由外层斜柱、立柱及屋面桁架共同组成扇型桁架结构，单榀屋面桁架最重为2.8吨，主入口桁架长总长60m，总宽57m，总重约137吨。主入口桁架钢结构在国内制作，各部件经预拼装检查合格后，通过集装箱海运至安装现场，由一家印度公司进行工地组装和吊装，制作单位提供安装方案以指导现场施工。桁架钢结构各运输部件需符合集装箱内装尺寸海运要求，但不能全部拆成单部件发货，以降低钢结构现场组装工作量。

由于科威特地处中东地区，屋面桁架采用已知的两端固定支座安装方法会因中东地区日夜温差变化大而产生应力导致桁架结构变型破坏，而且桁架钢结构中的斜柱吊装后和屋面桁架安装前，斜柱的稳定性也是一个施工难点。

因此已知的屋面桁架安装中存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种安全可靠的苯加氢工程。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种曲面空间管桁架结构，包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，其特征在于：

所述扇形B段屋面桁架设置在曲面空间管桁架结构的中间，其扇柄部连接矩形A段屋面桁架，扇前部连接扇形前C段屋面桁架，

其中：矩形A段屋面桁架为两个十字型桁架相连接构成，矩形A段屋面桁架和扇形B段屋面桁架由若干立柱支撑，立柱垂直于地面，A段和B段屋面桁架顶部水平标高≥15m；扇前部连接扇形前C段屋面桁架由立柱支撑和斜柱共同支撑。

本发明的曲面空间管桁架结构还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的曲面空间管桁架结构，其中所述斜柱与地面的斜度为65度。

前述的曲面空间管桁架结构，其中所述斜柱柱顶标高≥14m，斜柱柱脚标高为零m。

前述的曲面空间管桁架结构，其中所述斜柱为Φ406*25mm钢管。

前述的曲面空间管桁架结构，其中所述立柱为H350*350*14*22mm型钢。

一种曲面空间管桁架结构安装方法，由国内制作桁架构件，通过集装箱海运，海外施工现场组装后再进行吊装，其特征在于包括以下步骤：

a、施工前准备工作，包括以下步骤：

（1）准备现场作业条件

施工现场具备“三通一平”；有关的基础地坪工程基本完工，其混凝土强度不应低于75%；各测量控制点的坐标及标高准确清晰，各基础的中心线及标高测量完毕；各通道，楼梯，栏杆具备施工条件，各孔，洞和尚未完工和尚有敞口的部位具有可靠的防范措施；配有足够的验收合格的消防器材；各专业班组具备工作箱，并有专门堆放零部件的货架；

（2）基础验收

基础在混凝土浇注前土建单位应与安装单位一起通过控制点网用全站仪对各类地脚螺栓、预埋件的坐标、标高进行检查，符合规范要求后才进行灌浆，灌浆后应进行复查；灌浆前检查及灌浆后复查需做好记录；基础表面应标出清晰的纵，横中心线、标高线；

（3）图纸准备，构件清点及检查

检查钢结构发货的装箱清单，安装图，构件图是否正确；构件检查清点工作由监理单位牵头，以制造厂代表为主，会同总包方、施工单位共同按装箱单所列的构件数量，品种，规格，清点检查，应做好记录，根据构件图检查构件外观尺寸是否与图纸相符，若有问题，经各方代表确认签证，并由总包方向制造厂交涉，并及时解决；经开箱清点过的零部件，应由施工单位负责保管；

b、吊装，包括以下步骤：

（1）确定吊装顺序

根据曲面空间管桁架结构包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，从A段开始吊装，继以B段，最终至C段吊装结束；各桁架每跨由外框架和内框架组成，每跨外框架最大重量为28吨，吊装顺序为先整体吊装外框架，然后再以单部件安装内框架；各桁架的连接接头中采用一端固定支座，另一端采用椭圆形孔连接形式的滑动支座，以通过滑动来调整中东地区日夜温差变化大而产生应力、少量安装偏差，以及大型桁架跨土建伸缩缝时，减少后期因土建基础沉降引起结构变形带来的应力集中，增加结构的安全性；

（2）选用吊具

提供一台50吨吊车；

（3）矩形A段屋面桁架的安装

1）A段立柱的安装

在A段进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；

2）A段桁架的安装

吊装前先在地面按安装图组装桁架，测量桁架底座螺栓孔水平及对角线距离符合设计要求，防止在吊装时由于孔距偏差大而返工；

桁架底座与立柱顶端采用高强螺栓固定，吊装后应检查立柱垂直度、水平距离、桁架顶端水平度偏差是否在规范范围内，否则应调节至符合要求，继续施工，直至A段两个十字型桁架安装完成；

（4）扇形B段屋面桁架的安装

1）B段立柱的安装

在B段进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；

2）B段桁架的安装

吊装前先在地面按安装图组装桁架，测量桁架底座螺栓孔水平及对角线距离符合设计要求，防止在吊装时由于孔距偏差大而返工；

桁架底座与立柱顶端采用高强螺栓固定，吊装后应检查立柱垂直度、水平距离、桁架顶端水平度偏差是否在规范范围内，否则应调节至符合要求，继续施工，直至B段桁架安装完成；

（5）扇形前C段屋面桁架的安装

1）c段立柱的安装

在C段进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；斜柱在吊装后柱顶用手拉葫芦拉住，通过拉动手拉葫芦链条可方便调整斜柱顶部的水平位置，当斜柱顶部水平距离达到要求后，拧紧斜柱地脚螺栓的螺母；

2）C段桁架的安装

从C段中间开始安装桁架，在桁架单元形成稳定结构后，开始调整桁架的空间位置是否符合图纸要求，否则应及时调整；继续向两侧安装桁架，在所有桁架安装完成后，检查桁架的整体安装尺寸是否符合要求，紧固所有螺栓和相关的焊接、打磨、涂装后续作业，完成整个曲面空间管桁架结构安装。

本发明的曲面空间管桁架结构安装方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的方法，其中所述C段桁架的斜柱与地面的斜度为65度。

前述的方法，其中所述C段桁架的斜柱柱顶标高≥14m，斜柱柱脚标高为零m。

前述的方法，其中所述C段桁架的斜柱为Φ406*25mm钢管。

前述的方法，其中所述A段桁架和B段桁架中的立柱为H350*350*14*22mm型钢。

采用上述技术方案后，本发明的曲面空间管桁架结构及其安装方法具有以下优点：

1、地面组装屋面桁架、整段吊装的方法，具有施工简洁、方便、工期短；

2、工程质量易保证、节约大型机械设备、降低施工费用；

3、国内制作桁架构件，集装箱海运，海外施工现场组装后再进行吊装的海外项目施工工艺，为海外建设工程树立高质量成功范例。

附图说明

图1为本发明实施例的曲面空间管桁架结构示意图；

图2为本发明实施例的斜柱安装角度示意图；

图3为本发明实施例的桁架安装接头的滑动端的椭圆形孔的结构示意图；

图4为已知的桁架安装中两端固定接头圆形孔的结构示意图；

图5为本发明实施例的桁架立柱的吊装示意图；

图6为本发明实施例的桁架斜柱的吊装示意图。

图中：1立柱，2钢丝绳，3吊车起重臂，450吨吊车，5手拉葫芦，6屋面桁架，7斜柱，8椭圆形孔,9圆孔。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。

实施例1

科威特国际机场行政大楼主入口采用了曲面空间桁架结构。现请参阅图1，图1为本发明实施例的曲面空间管桁架结构示意图。如图所示，所述曲面空间管桁架结构，包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，其特征在于：

所述扇形B段屋面桁架设置在曲面空间管桁架结构的中间，其扇柄部连接矩形A段屋面桁架，扇前部连接扇形前C段屋面桁架，

其中：矩形A段屋面桁架为两个十字型桁架相连接构成，矩形A段屋面桁架和扇形B段屋面桁架由若干立柱1支撑，立柱垂直于地面，A段和B段屋面桁架顶部水平标高为15.000m；扇前部连接扇形前C段屋面桁架由立柱1支撑和斜柱7共同支撑；所述斜柱7与地面的斜度为65度。所述斜柱7柱顶标高为14.925m，斜柱7柱脚标高为零m。所述斜柱7为Φ406*25mm钢管。所述立柱1为H350*350*14*22mm型钢。

实施例2

科威特国际机场行政大楼主入口采用了曲面空间桁架结构。屋面桁架由直径193mm、159mm、121mm、60mm等钢管组成，材质均为S275N，单榀屋面桁架最重为2.8吨，主入口桁架长总长60m，总宽57m，总重约137吨。

本发明的曲面空间管桁架结构安装方法，由国内制作桁架构件，通过集装箱海运，海外施工现场组装后再进行吊装，其特征在于包括以下步骤：

a、施工前准备工作

（1）准备现场作业条件

施工现场“三通一平”；有关的基础地坪等工程基本完工，其混凝土强度不应低于75%；各测量控制点的坐标及标高准确清晰，各基础的中心线及标高测量完毕；各通道，楼梯，栏杆具备施工条件，各孔，洞和尚未完工和尚有敞口的部位具有可靠的防范措施；配有足够的验收合格的消防器材；各专业班组具备工作箱，并有专门堆放零部件的货架；

（2）基础验收

基础在混凝土浇注前土建单位应与安装单位一起通过控制点网用全站仪对各类地脚螺栓、预埋件的坐标、标高进行检查，符合规范要求后才进行灌浆，灌浆后应进行复查；灌浆前检查及灌浆后复查需做好记录；基础表面应标出清晰的纵，横中心线、标高线；

（3）图纸准备，构件清点及检查

检查钢结构发货的装箱清单，安装图，构件图是否正确；构件检查清点工作由监理单位牵头，以制造厂代表为主，会同总包方、施工单位共同按装箱单所列的数量，品种，规格，清点检查，应做好记录，根据构件图检查构件外观尺寸是否与图纸相符，若有问题，经各方代表确认签证，并由总包方向制造厂交涉，并及时解决；经开箱清点过的零部件，应由施工单位负责保管；

b、吊装

图5为本发明实施例的桁架立柱的吊装示意图。

（1）确定吊装顺序

根据曲面空间管桁架结构包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，从A段开始吊装，继以B段，最终至C段吊装结束；各桁架的连接接头中采用一端固定支座，另一端采用椭圆形孔8连接形式的滑动支座，以通过滑动来调整中东地区日夜温差变化大而产生应力、少量安装偏差，以及大型桁架跨土建伸缩缝时，减少后期因土建基础沉降引起结构变形带来的应力集中，增加结构的安全性。屋面桁架采用一端固定支座，另一端滑动支座设置，以减少中东地区温差变化大产生应力引起桁架结构变型破坏。图3为本发明实施例的桁架安装接头的滑动端的椭圆形孔的结构示意图，图4为已知的桁架安装中两端固定接头圆形孔的结构示意图。

（2）选用吊具

桁架最重构件为5吨，提供一台50吨吊车能够满足吊装要求；桁架每跨由外框架和内框架组成，每跨外框架最大重量为28吨，吊装顺序为先整体吊装外框架，然后再以单部件安装内框架；

（3）A段的安装

所述A段桁架和B段桁架中的立柱为H350*350*14*22mm型钢。1）A段立柱的安装

在A段区域进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；

2）A段桁架的安装

吊装前先在地面按安装图组装桁架，测量桁架底座螺栓孔水平及对角线距离符合设计要求，防止在吊装时由于孔距偏差大而返工；

桁架底座与立柱顶端采用高强螺栓固定，吊装后应检查立柱垂直度、水平距离、桁架顶端水平度偏差是否在规范范围内，否则应调节至符合要求，继续施工至A段两个十字型桁架安装完成；

（4）B段的安装

1）B段立柱的安装

在B段进行立柱的吊装，与A段钢柱吊装一样，要求在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；

2）B段桁架的安装

与A段桁架施工方式一样，由于在空中进行桁架对接存在施工难度大，构件空中对接后整体尺寸偏差不易控制，施工安全要求高等原因，仍采用桁架在地面预组装合格后整体起吊的方法，一是可以保证施工质量，降低难度，二是可以提高施工效率，加快施工进度。

（5）c段的安装

图2为本发明实施例的斜柱安装角度示意图。

1）c段立柱的安装

图6为本发明实施例的桁架斜柱的吊装示意图。

在C段斜柱吊装后屋面桁架安装前，斜柱的稳定性是一个施工难点，在C段进行立柱的吊装，与A段钢柱吊装一样，要求在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；斜柱在吊装后柱顶用手拉葫芦拉住，通过拉动手拉葫芦链条可方便调整斜柱顶部的水平位置，当斜柱顶部水平距离达到要求后，拧紧斜柱地脚螺栓的螺母；

2）C段桁架的安装

所述C段桁架的斜柱与地面的斜度为65度。所述C段桁架的斜柱柱顶标高≥14.925m，斜柱柱脚标高为零m。所述C段桁架的斜柱为Φ406*25mm钢管。从C段中间开始安装桁架，在桁架单元形成稳定结构后，开始调整桁架的空间位置是否符合图纸要求，否则应及时调整；继续向两侧安装桁架，在所有桁架安装完成后，检查桁架的整体安装尺寸是否符合要求，紧固所有螺栓和相关的焊接、打磨、涂装后续作业，完成整个曲面空间管桁架结构安装。

本发明具有实质性特点和显著的技术进步，本发明的曲面空间管桁架结构及其安装方法采用一端固定支座，一端滑动支座。屋面桁架采用一端固定支座，另一端滑动支座设置，以减少中东地区温差变化大产生应力引起桁架结构变型破坏。滑动支座的优点，还具有安装精度要求不高，可以通过滑动来调整少量安装偏差，此外，大型桁架跨土建伸缩缝时，还可以减少后期因土建基础沉降引起结构变形带来的应力集中，增加结构的安全性。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

Claims (10)

1.一种曲面空间管桁架结构，包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，其特征在于：

所述扇形B段屋面桁架设置在曲面空间管桁架结构的中间，其扇柄部连接矩形A段屋面桁架，扇前部连接扇形前C段屋面桁架，

其中：矩形A段屋面桁架为两个十字型桁架相连接构成，矩形A段屋面桁架和扇形B段屋面桁架由若干立柱（1）支撑，立柱垂直于地面，A段和B段屋面桁架顶部水平标高≥15m；扇前部连接扇形前C段屋面桁架由立柱（1）支撑和斜柱（7）共同支撑。

2.如权利要求1所述的曲面空间管桁架结构，其特征在于，所述斜柱（7）与地面的斜度为65度。

3.如权利要求1所述的曲面空间管桁架结构，其特征在于，所述斜柱（7）柱顶标高≥14m，斜柱（7）柱脚标高为零m。

4.如权利要求1所述的曲面空间管桁架结构，其特征在于，所述斜柱（7）为Φ406*25mm钢管。

5.如权利要求1所述的曲面空间管桁架结构，其特征在于，所述立柱（1）为H350*350*14*22mm型钢。

6.一种曲面空间管桁架结构安装方法，由国内制作桁架构件，通过集装箱海运，海外施工现场组装后再进行吊装，其特征在于包括以下步骤：

a、施工前准备工作，包括以下步骤：

（1）准备现场作业条件

施工现场具备“三通一平”；有关的基础地坪工程基本完工，其混凝土强度不应低于75%；各测量控制点的坐标及标高准确清晰，各基础的中心线及标高测量完毕；各通道，楼梯，栏杆具备施工条件，各孔，洞和尚未完工和尚有敞口的部位具有可靠的防范措施；配有足够的验收合格的消防器材；各专业班组具备工作箱，并有专门堆放零部件的货架；

（2）基础验收

基础在混凝土浇注前土建单位应与安装单位一起通过控制点网用全站仪对各类地脚螺栓、预埋件的坐标、标高进行检查，符合规范要求后才进行灌浆，灌浆后应进行复查；灌浆前检查及灌浆后复查需做好记录；基础表面应标出清晰的纵，横中心线、标高线；

（3）图纸准备，构件清点及检查

检查钢结构发货的装箱清单，安装图，构件图是否正确；构件检查清点工作由监理单位牵头，以制造厂代表为主，会同总包方、施工单位共同按装箱单所列的构件数量，品种，规格，清点检查，应做好记录，根据构件图检查构件外观尺寸是否与图纸相符，若有问题，经各方代表确认签证，并由总包方向制造厂交涉，并及时解决；经开箱清点过的零部件，应由施工单位负责保管；

b、吊装，包括以下步骤：

（1）确定吊装顺序

根据曲面空间管桁架结构包括矩形A段屋面桁架，扇形B段屋面桁架和扇形前C段屋面桁架，从A段开始吊装，继以B段，最终至C段吊装结束；各桁架每跨由外框架和内框架组成，每跨外框架最大重量为28吨，吊装顺序为先整体吊装外框架，然后再以单部件安装内框架；各桁架的连接接头中采用一端固定支座，另一端采用椭圆形孔连接形式的滑动支座，以通过滑动来调整中东地区日夜温差变化大而产生应力、少量安装偏差，以及大型桁架跨土建伸缩缝时，减少后期因土建基础沉降引起结构变形带来的应力集中，增加结构的安全性；

（2）选用吊具

提供一台50吨吊车；

（3）矩形A段屋面桁架的安装

1）A段立柱的安装

在A段进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；

2）A段桁架的安装

吊装前先在地面按安装图组装桁架，测量桁架底座螺栓孔水平及对角线距离符合设计要求，防止在吊装时由于孔距偏差大而返工；

桁架底座与立柱顶端采用高强螺栓固定，吊装后应检查立柱垂直度、水平距离、桁架顶端水平度偏差是否在规范范围内，否则应调节至符合要求，继续施工，直至A段两个十字型桁架安装完成；

（4）扇形B段屋面桁架的安装

1）B段立柱的安装

在B段进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；

2）B段桁架的安装

吊装前先在地面按安装图组装桁架，测量桁架底座螺栓孔水平及对角线距离符合设计要求，防止在吊装时由于孔距偏差大而返工；

桁架底座与立柱顶端采用高强螺栓固定，吊装后应检查立柱垂直度、水平距离、桁架顶端水平度偏差是否在规范范围内，否则应调节至符合要求，继续施工，直至B段桁架安装完成；

（5）扇形前C段屋面桁架的安装

1）c段立柱的安装

在C段进行立柱的吊装，在未安装桁架形成稳定框架前做好防风措施，防止立柱倾倒；斜柱在吊装后柱顶用手拉葫芦拉住，通过拉动手拉葫芦链条可方便调整斜柱顶部的水平位置，当斜柱顶部水平距离达到要求后，拧紧斜柱地脚螺栓的螺母；

2）C段桁架的安装

从C段中间开始安装桁架，在桁架单元形成稳定结构后，开始调整桁架的空间位置是否符合图纸要求，否则应及时调整；继续向两侧安装桁架，在所有桁架安装完成后，检查桁架的整体安装尺寸是否符合要求，紧固所有螺栓和相关的焊接、打磨、涂装后续作业，完成整个曲面空间管桁架结构安装。

7.如权利要求6所述的曲面空间管桁架结构安装方法，其特征在于，所述C段桁架的斜柱与地面的斜度为65度。

8.如权利要求6所述的曲面空间管桁架结构安装方法，其特征在于，所述C段桁架的斜柱柱顶标高≥14m，斜柱柱脚标高为零m。

9.如权利要求6所述的曲面空间管桁架结构安装方法，其特征在于，所述C段桁架的斜柱为Φ406*25mm钢管。

10.如权利要求6所述的曲面空间管桁架结构安装方法，其特征在于，所述A段桁架和B段桁架中的立柱为H350*350*14*22mm型钢。